我国科学家研发的多相氢甲酰化技术实现工业应用
2020-09-16 16:19:49 星期三 来源: 新华网
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  新华网沈阳9月16日电(记者王莹)近日,由中国科学院大连化学物理研究所提供关键技术(工艺包和催化剂)、上海寰球工程有限公司设计、宁波巨化新材料有限公司投资建设,具有完全自主知识产权的“5万吨/年乙烯氢甲酰化生产正丙醇工业化装置”实现全流程一次投产成功,产品正丙醇达到国际优极品标准。

  这一新成果不仅极大提升了我国高端正丙醇自主供应能力,同时该装置采用多相催化技术,是多相氢甲酰化反应首次实现工业应用,破解了困扰催化界80多年的均相催化多相化难题。

  氢甲酰化反应是将烯烃、氢气和一氧化碳转化为醛类化合物的反应,该过程的原材料利用率接近100%,在优化利用资源方面具有重要意义。但与此同时,氢甲酰化催化过程中存在诸如催化剂与产物分离困难、贵金属和配体的流失、大量低品位反应热没能得到有效利用等问题,但迄今为止,氢甲酰化工业生产还都只能采用均相催化过程来实现。

  中国科学院大连化学物理研究所研究员丁云杰、严丽团队多年来致力于氢甲酰化均相催化多相化技术的研究,先后解决了80多年来该领域中始终没有解决的配体和活性金属组分的流失等难题和多相催化技术中贵金属利用率低的问题。该技术采用径向固定床反应工艺,不仅实现了无溶剂工业化生产,而且突破了催化剂核心技术和工艺关键技术的有机集成的技术瓶颈,解决了如何有效利用大量低品位反应热等难题。相关成果发表在《催化杂志》(Journal of catalysis)和《绿色化学》(Green Chemistry)等学术刊物上。

  与国内外现有烯烃氢甲酰化技术相比,此次实现工业应用的新技术采用新型催化剂,催化剂上的贵金属无流失,且原子利用率接近100%;催化剂与反应体系分离简单,大大降低反应成本;产品杂质少纯度高,通过在工程化中的节能设计,反应中大量的低品位热量得到了高效利用。

  值得一提的是,此次投产的乙烯氢甲酰化工业装置的核心催化剂采用具有原始创新性的单原子催化剂,让一个实验室中的概念在短短的9年里就实现了工业生产的实际应用。单原子催化的概念由大连化物所张涛院士等于2011年提出,近年来已成为催化领域研究的前沿热点。该装置的成功投产,不仅为单原子催化剂的广泛工业应用提供了范例,也进一步丰富了单原子催化理论。

  该项目得到了中国科学院战略性先导科技专项(A类)“变革性洁净能源关键技术与示范”、中国科学院战略性先导科技专项(B类)“能源化学转化的本质与调控”和大连化物所-青岛能源所融合基金的资金支持。

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【纠错】 责任编辑: 赵健彤
辽宁新闻
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